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中新社合肥4月11日電 “鋰離子電池是當前電化學儲能的主要形式，但存在諸多安全隱患，因此需要研發安全性高的全固態鋰電池體系，這其中的核心在于固態電解質的開發。”中國科學技術大學姚宏斌教授11日介紹說，經過3年多科研攻關，其所在團隊與合作者設計開發出一種全固態鋰電池所需的電解質新家族。

據悉，中國科學技術大學姚宏斌課題組、李震宇課題組與浙江工業大學陶新永課題組合作，通過材料結構和界面精準設計開發出鑭系金屬鹵化物基固態電解質新家族。相關研究成果近日發表在國際權威學術期刊《自然》(Nature)上。

據介紹，該項研究得益于鑭系金屬元素的低電負性，以及金屬氯化物良好的耐氧化性和可變形性等，可實現無任何電極修飾且室溫可運行的全固態鋰金屬電池。這一電解質新家族也突破了傳統固態電解質框架結構設計，具有出色的可拓展性和穩定性。

“目前沒有成熟的全固態鋰金屬電池發布。”姚宏斌說，因此開發對鋰金屬負極穩定的新型快離子導體框架結構，一直是發展高比能全固態鋰金屬電池面臨的關鍵挑戰。

在研究中，科研人員發現鑭系金屬鹵化物晶格中氯離子呈非緊密堆積形式，天然存在豐富的一維大尺寸孔道，適合鋰離子的高速傳輸，并可通過鑭空位形成連續的三維傳導。

“全固態鋰金屬電池的核心是固態電解質材料，理想型固態電解質材料通過精準設計，因具有良好兼容性、穩定性等特點。”姚宏斌說，鑒于此，科研人員優化設計出一種全新的固態電解質材料，實現鋰離子的快速傳導，并實現固態鋰金屬電池的穩定循環。

“下一步，通過人工智能學習，進一步優化更好的電解質體系并適配到實際應用的電池中。”姚宏斌期望十年左右看到這一全新固態鋰金屬電池的產品。

(記者 吳蘭)